實驗：驗證機(jī)械能守恒定律同步練習(xí)-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

8.5實驗：驗證機(jī)械能守恒定律

一、單選題1．下列物體的幾種運動中機(jī)械能守恒的是()A.勻速下落的跳傘運動員 B.真空中自由下落的鐵球C.沿斜面勻速上滑的木塊 D.在光滑水平面上壓縮彈簧過程中的小球2．如圖為蹦床運動示意圖，A為運動員到達(dá)的最高點，B為運動員下落過程中剛接觸蹦床時的位置，C為運動員到達(dá)的最低點。若不計空氣阻力和運動員與蹦床作用過程中的機(jī)械能損失，運動員自A落至C的過程中，下列說法正確的是()A.A至C，只有重力和蹦床彈力做功，運動員機(jī)械能守恒B.A至C，蹦床增加的彈性勢能等于運動員減小的重力勢能C.B至C，蹦床彈力對運動員做負(fù)功，運動員動能一直在減小D.B至C，運動員的重力勢能與蹦床的彈性勢能之和不變3．一個人站在陽臺上,從陽臺邊緣以相同的速率分別把三個質(zhì)量相同的球豎直上拋、豎直下拋、水平拋出,不計空氣阻力,則三球落地時的動能()A.上拋球最大 B.下拋球最大 C.平拋球最大 D.一樣大4．鉛球被水平推出后的運動過程中，不計空氣阻力，下列關(guān)于鉛球在空中運動時的加速度大小a、速度大小v、動能和機(jī)械能E隨運動時間t的變化關(guān)系中，正確的是()A. B.C. D.5．雨滴在高空形成后，由靜止開始沿豎直方向下落，雨滴受到空氣阻力的大小與雨滴的速度大小成正比.設(shè)下落過程中雨滴的質(zhì)量不變，雨滴下落過程中，下列關(guān)于雨滴的速度v、重力勢能、動能、機(jī)械能E與時間t或位移x的圖象，可能正確的是()A. B.C. D.6．如圖所示，取一只按壓式圓珠筆，將筆的按壓端朝下按在桌面上，放手后筆將會向上彈起一定的高度，運動過程始終處于豎直狀態(tài).則下列說法正確的是()A.下壓過程中，彈簧的彈力做正功B.上升過程中，彈簧的彈力做負(fù)功C.下壓過程中，筆的重力勢能減小，彈簧的彈性勢能增大D.上升過程中，筆的重力勢能和彈簧的彈性勢能均增大7．用力F拉著一個物體從空中的a點運動到b點的過程中，重力做功，拉力F做功8J，空氣阻力做功，則下列判斷正確的是()A.物體在空中是下降的 B.物體的動能增加了4.5JC.物體的機(jī)械能減少了3J D.物體的動能增加了8J8．如圖為蹦床運動員某一次下落過程的示意圖。運動員從最高點A，下落到最低點C，B為運動員下落過程中剛接觸蹦床時的位置，下列說法正確的是()A.B至C，蹦床彈力對運動員做負(fù)功，運動員機(jī)械能減小B.A至B，運動員加速運動；B至C，運動員減速運動C.A至C，只有重力和蹦床彈力做功，運動員機(jī)械能守恒D.運動員在C點時速度為零，加速度也為零二、多選題9．目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運動，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小.若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是()A.衛(wèi)星的動能逐漸減小B.由于地球引力做正功，引力勢能一定減小C.由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變D.衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小量10．如圖所示，半徑為R的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，是圓環(huán)相互垂直的兩條直徑，C、D兩點與圓心O等高.一質(zhì)量為m的光滑小球套在圓環(huán)上，一根輕質(zhì)彈簧一端連在小球上，另一端固定在P點，P點在圓心O的正下方處，小球從最高點A由靜止開始沿逆時針方向下滑，已知彈簧的原長為R，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g.下列說法正確的是()A.彈簧長度等于R時，小球的機(jī)械能最大B.小球運動到B點時的速度大小為C.小球運動到B點時重力的功率為D.小球在A、B兩點時對圓環(huán)的壓力差為5mg11．如圖所示，長為L的輕桿兩端分別固定著可以視為質(zhì)點的小球A、B，系統(tǒng)置于豎直平面內(nèi)，且桿可繞過O點的水平固定軸在豎直面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動，已知A、B的質(zhì)量分別為，當(dāng)小球A位于最低點時給系統(tǒng)一初始角速度，重力加速度為g，不計一切阻力，則()A.只有大于某臨界值，系統(tǒng)才能做完整的圓周運動B.無論大小為多少，A球均能做完整的圓周運動C.若球運動到最高點時，桿對A球的作用力為零D.若，當(dāng)A球運動到最高點時，轉(zhuǎn)軸對輕桿的作用力大小為2mg三、填空題12．“天問一號”火星探測器圍繞火星沿橢圓軌道運動，從離火星最遠(yuǎn)的位置（遠(yuǎn)火點）向離火星最近的位置（近火點）運動的過程中，“天問一號”的動能__________，勢能__________。（均填“增大”或“減小”）13．用如圖甲所示的裝置“驗證機(jī)被能守恒定律”,測得重物的質(zhì)量為為2.0kg,打點計時器所用電源的頻率為50Hz,當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?圖乙是本實驗獲取的一條紙帶.打點計時器的打點周期為______s,重物從0點運動到A點的過程中，重力勢能的減少量為______J(保留三位有效數(shù)字)。14．某同學(xué)用如圖所示儀器“驗證機(jī)械能守恒”，實驗時使重錘靠近打點計時器，先_______再_____（填“接通電源”或“放開重錘”）.四、計算題15．如圖所示，AB面光滑、傾角的斜面體固定在水平桌面上，桌面右側(cè)與光滑半圓形軌道CD相切于C點，圓弧軌道的半徑。物塊甲、乙用跨過輕質(zhì)定滑輪的輕繩連接，開始時乙被按在桌面上，甲位于斜面頂端A點，滑輪左側(cè)輕繩豎直、右側(cè)輕繩與AB平行；現(xiàn)釋放乙，當(dāng)甲滑至AB中點時輕繩斷開，甲恰好能通過圓形軌道的最高點D。已知AB長，桌面BC段長，甲質(zhì)量、乙質(zhì)量，甲從斜面滑上桌面時速度大小不變，重力加速度大小取，不計空氣阻力。求：（1）甲到達(dá)斜面底端時重力的瞬時功率；（2）甲與桌面間的動摩擦因數(shù)。16．如圖所示，半徑的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，軌道的一個端點B和圓心O的連線與水平方向間的夾角，另一端點C為軌道的最低點.C點右側(cè)的光滑水平面上緊挨C點靜止放置一木板，木板質(zhì)量，上表面與C點等高.質(zhì)量為的物塊（可視為質(zhì)點）從空中A點以某一速度水平拋出，恰好從軌道的B端沿切線方向以2m/s進(jìn)入軌道.已知物塊與木板間的動摩擦因數(shù)，取.求：（1）物塊在A點時的平拋速度；（2）物塊經(jīng)過C點時對軌道的壓力；（3）若木板足夠長，物塊在木板上相對滑動過程中產(chǎn)生的熱量Q.

參考答案1．答案：B解析：A、跳傘運動員勻速下落，動能不變，重力勢能減少，機(jī)械能不守恒，A錯誤；B、真空中的自由下落的鐵球，只有重力做功，機(jī)械能守恒，B正確；C、沿斜面勻速上滑的木塊，動能不變，重力勢能增大，機(jī)械能增大，C錯誤；D、在光滑水平面上壓縮彈簧過程中的小球，受彈簧彈力做功，小球的機(jī)械能不守恒，D錯誤.2．答案：B解析：AB.從A至C，重力和嶰床彈力對運動員做功，運動員機(jī)械能減小，彈簧彈性勢能增加，運動員和?床的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故蹦床增加的彈性勢能等于運動員減小的重力勢能，故A錯誤，B正確；C.B至C，重力先大于彈力，加速度向下，后重力小于彈力，加速度向上，即運動員先加速后減速運動，動能先增加后減小，故C錯誤；D.系統(tǒng)機(jī)械能守恒，運動員的重力勢能、動能、蹦床的彈性勢能之和不變，故D錯誤。故選B。3．答案：D解析：設(shè)陽臺離地面的高度為h,根據(jù)動能定理得,初速度相同,高度相同,所以三球落地時動能相同,D正確.4．答案：D解析：由題意可知，鉛球被水平推出后做平拋運動，加速度a即為重力加速度，故a不變，A錯誤；設(shè)鉛球初速度大小為，由平拋運動規(guī)律以及速度的合成可知，v與t的關(guān)系為，不是一次函數(shù)關(guān)系，B錯誤；由動能可知，與t是二次函數(shù)關(guān)系，C錯誤；鉛球在空中運動時只受重力，機(jī)械能守恒，D正確.5．答案：C解析：A.設(shè)空氣阻力為根據(jù)牛頓第二定律即可知由靜止開始沿豎直方向下落，速度增大，加速度減小，雨滴做加速度減小的加速運動，所以速度時間圖象的斜率應(yīng)該減小，故A錯誤；B.雨滴下落的過程，重力的瞬時功率可知速度越來越大，重力勢能減小得越來越快，直到重力與阻力等大反向，速度不再變化，重力的瞬時功率不變，所以圖象斜率增大到某個值不變，故B錯誤；C.雨滴下落的過程，合力可知速度越來越大，合力減小，直到重力與阻力等大反向，合力為零，所以圖象斜率減小到零后不變，故C正確；D.雨滴下落的過程，阻力可知速度越來越大，阻力增大，直到重力與阻力等大反向，阻力不再變化，所以圖象斜率增大到某個值不變，故D錯誤。故選C。6．答案：C解析：下壓過程，彈簧彈性勢能增大，彈力做負(fù)功，重力做正功，重力勢能減小，上升過程彈簧彈性勢能減小，彈力做正功，重力做負(fù)功，重力勢能增大，則C正確，ABD錯誤.7．答案：B解析：8．答案：A解析：A.B至C，蹦床彈力與位移方向相反，對運動員做負(fù)功，運動員機(jī)械能減小，選項A正確；B.A至B，運動員加速運動；B至C，重力先大于彈力，加速度向下，后重力小于彈力，加速度向上，即運動員先加速后減速運動，選項B錯誤；C.A至C，只有重力和蹦床彈力做功，運動員與蹦床系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，運動員的機(jī)械能減小，選項C錯誤；D.運動員在C點，速度為零，彈力大于重力，則加速度不為零，選項D錯誤。故選A。9．答案：BD解析：衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中做近心運動，萬有引力做正功，引力勢能減小，B正確；由于稀薄氣體的阻力做負(fù)功，故衛(wèi)星的機(jī)械能減小，C錯誤；衛(wèi)星做圓周運動，設(shè)衛(wèi)星質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星的線速度大小為v，衛(wèi)星軌道半徑為r，則有，解得，軌道半徑變小，則動能變大，可知引力做的正功大于衛(wèi)星克服阻力做的功，A錯誤，D正確.10．答案：AB解析：小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，彈簧長度等于R時為原長狀態(tài)，彈性勢能為零，則小球的機(jī)械能最大，故A正確；小球在A點和B點時，彈簧的形變量相同，則彈性勢能的變化量為零，根據(jù)動能定理有，解得小球在B點的速度，故B正確；小球運動到B點時，重力的方向與速度方向垂直，則重力的功率為零，故C錯誤；設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，在A點，根據(jù)平衡條件有；在B點，根據(jù)牛頓第二定律得，解得，可知小球在A、B兩點時對圓環(huán)的壓力差為，故D錯誤.11．答案：BC解析：轉(zhuǎn)動過程中，A、B和桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，當(dāng)B球在上，A球在下，桿轉(zhuǎn)動到任意位置時，設(shè)桿和初始位置間的夾角為θ，則B小球重力勢能的減少量為小球重力勢能的增加量為，可知轉(zhuǎn)動過程中，系統(tǒng)的重力勢能不變，故系統(tǒng)的動能不變，兩個小球都做勻速圓周運動，則無論大小為多少，A球均能做完整的圓周運動，A錯誤，B正確；A球在最高點時，對A球，有，解得，即桿和A球間的作用力為零，對B球，根據(jù)牛頓第二定律有，解得，則B球?qū)U有向下的作用力，此時，轉(zhuǎn)軸對輕桿的作用力大小為，C正確，D錯誤.12．答案：增大；減小解析：“天問一號”從離火星最遠(yuǎn)的位置（遠(yuǎn)火點）向離火星最近的位置（近火點）運動的過程中，引力做正功，故動能增大，勢能減小。13．答案：0.02；0.615解析：打點計時器的打點周期為0.02s，重物從O點運動到A點的過程中，重力勢能的減少量為0.615J。14．答案：接通電源；放開重錘解析：實驗時應(yīng)先接通電源讓打點計時器打點穩(wěn)定，后松開紙帶讓重錘下落。15．答案：（1）21W（2）0.4解析：（1）設(shè)輕繩斷開時甲速度的大小為，根據(jù)機(jī)械能守恒設(shè)甲到達(dá)斜面底端時的速度大小為，根據(jù)動能定理重